管式换热器的结构与优化

●全田学术展台管式换热器的结构与优化鲁志远摘要:换热器是一种用来进行热量交换的工艺设备，被广泛应用于根据初定的换热器，计算管、壳程的压降、检验其结果是否合理，流程工业生产企业。以多功能过程控制实验装置(MPCE) 为实验平台，否则需要重新调整管程数和折流板间距.以列管式换热器系统为被控对象，对其进行建模、控制算法以及换热过EAP。= (OP'pi+ AP,'m )F%; SP,'= F.. f。. n程模枞仿真的研究，对于改善换热器系统的控制效果，提高换热效率具有重要的意义。遂写此文以谈列管式换热器的结构与优化。关键词: MPCE 实验装里;列管式换热器;机理建模; Donohur 法1. 3. 1壳程压降OPo换热器是化T.石油、动力、食品及其他许多1.业部门的通用设物性ρ (kg/m') |Cp (KU/KgC){ μ (mPa.，)| λ (KU/m'C)备，在生产中占有取要的地位。换热器的种类很多，但是根据冷热流体物料热量交换的原理和万式基本上可为多种类型的换热器，这里，我们主要1.601.150.148赘述其中最常见应用最广泛的一种，即列管式换热器( 也称为管壳式换水994. 1870.7270. 626.热器)。列管式换热器的结构: 管列式换热器主要有壳体、管束、管板和封注:设计结果均采用固定管扳式换热器(无需膨胀节)头等部件组成，壳体多呈现圆形，内部装有平行管東，管東两端固定于出口%|5|A1.ANR板间总传热系数兑棒压降管程压摩管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体, -一种在管内流动，其行42程成为管程; --种在管外流动，其行程成为壳程。管柬的壁面即为传热358008160.06I340170.354232.078.45面在了解了列管式换热器的以上结构特点后，我们不禁就要从中探索9009217.9|6I463240.241.20.东西，达到改进并优化原有的结构设计已达到提高其传热系数的目注:管子排列形式为正三角;管子中心距为32mm;管子规格φ25的。x2.51.列管式换热器的设计:换热器初步设计①热斌，Q=W.Cp●(T1-T2)1. 3. 2管程卡降△P, sP,= [入.一.+三(p.u')] .e②有效传热温差OT、对数平均温差△tm= [ (T-h) - (T,-● Nt)1 /In假定换热器的壳程数为1,管程数为NB,计算并查取其1. 4总传热系数在初步确定换热器的结构和尺寸后，要计算总传热系数K，比较初温差修正系数Ft.则OT= FIOm设的总传热系数K'，当K/K' =1.5~1.25,则初选的换热器合适，否则③根据换热剂性质和r艺条件,设总传热系数K',所需的换热面需要取复设计..积A=z7x①管程对流传热系数a,=f (Re, Pr)1. 1. 2传热管②壳程对流传系敷ao, Donohue 法ao =0.23 A ()“因为换热管的换热是依靠传热管构成传热面来进行。所以管子的尺t.形状对传热有很大影啊。同时，管子的大小，管子的排列对清洁污(S:5)+. (业)0*垢非常重要。其中常采用光管或低翅片管，规杵为φ19 x2和425x2.5.11传热管根数，N=..Ax; 22确定管子排列方式和管间距a;③总传热系数。★B出++R+小对F间壁.污垢层热阻，可视它们对K的影响占5%，所以K=33管子材料由流体化学性质和T.艺设计条件如压力、温度等确定1. 2换热器的机械设计1. 2. 1壳体直径Di和厚度s的计算公式: N=a (b-1) +21; s2.实例设计211欲用水将流量为60m'/h的苯液从80冷至35C, 水入口温度p+C为259，若出口温度分别为30C、35C. 40C设计相应适宜的换热器.1. 2. 2壳体材料可根据物料性质、操作压力、温度来确定.1.2. 3换热器封头的选择:采用标准封头，根据JB1154- -73选择(壳程走苯，管程走水)对于胀接接头，由于流体压力，及管壳壁温差应力的联合作用，使3.结论本文提出的换热器的设计，在T.艺设计上考虑了传热系数、管壳程得在接头处产生使管子与管板有脱离倾向的拉脱力q.若管子与管板为压降等对换热器设计的影响，同时在机械设计上进行了部分简化计算. .焊接接头，则不需校核拉脱力. q=q,+q.=mζ+qdLζ虽然所列公式繁多，但运用计算机编程计算，将简便易行,能满足设计要求(作者单位:郑州大学化工与能源学院)1. 2. 7温差应力的计算对于固定管板式换热器，因为温差应力较大，通常需要计算、校核参考文献:温差应力，进而判断是否需要设置膨胀节.[1] J R.霍尔曼著.马庆芳等翻译，传热学.北京:人民教育出11差轴向力，r=9.4-6) - -a:“-)②温差应力ot=F/ .版社，1979EA,+EA. .[2陈敏恒方困南齐鸣斋薯.化工原理.北京: 化学工业出版社，At; σs=F/As[3]谢涛. 列管式换热器的优化设计.广西民族学院学报，199, 第1. 2. 8折流板五卷第三期.根据经验，折流板间的间隔不大于壳体内径，最小为壳内径的板间[4] 钟柳芳 MPCE实验装置列管式换热器系统建模与控制算法研距太大湍流强度会不够，太小则增加了流动阻力.究，硕中国煤化工1. 3管、壳程压降的计算CHCNMH G作者简介:鲁志远，男，出身年月1991年1月郑州大学化工与能源学院2009级过程装备与程制工程|班.396.| 72第290明inTian.